交通道路環(huán)境大氣氮氧化物監(jiān)測技術(shù)淺議

張?jiān)气P,張 媛（貴州省黔東南州環(huán)境監(jiān)測中心站,貴州 黔東南556000）

交通道路環(huán)境大氣氮氧化物監(jiān)測技術(shù)淺議

張?jiān)气P,張 媛
（貴州省黔東南州環(huán)境監(jiān)測中心站,貴州 黔東南556000）

摘 要：汽車尾氣成為當(dāng)今時代大氣環(huán)境又一重要的污染源，結(jié)合本人對相關(guān)環(huán)境大氣監(jiān)測規(guī)范的學(xué)習(xí)和工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述幾點(diǎn)城市交通道路及公路環(huán)境空氣氮氧化物監(jiān)測應(yīng)注意的問題，為城市交通道路及公路環(huán)境空氣氮氧化物監(jiān)測布點(diǎn)及采樣提供參考。

關(guān)鍵詞：交通道路；環(huán)境大氣；氮氧化物；監(jiān)測

隨著國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，汽車消費(fèi)越來越成為人們生活和消費(fèi)熱點(diǎn)，數(shù)量與日劇增，汽車尾氣排放量激增，2013年機(jī)動車尾氣排放量約1362萬噸，氮氧化物排放量640.5萬噸[1]，對公路及城市交通道路空氣污染十分嚴(yán)重, 并已成為我國城市化進(jìn)程中亟待解決的環(huán)境問題之一。本文結(jié)合交通道路大氣環(huán)境和汽車尾氣排放污染特點(diǎn)，淺述交通道路環(huán)境大氣氮氧化物監(jiān)測技術(shù)要點(diǎn)。

1 大氣氮氧化物的特點(diǎn)

一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）是造成大氣污染的主要氮氧化物。兩者在空氣中通過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)后達(dá)到化學(xué)平衡。

光化學(xué)煙霧是大氣中的碳?xì)浠衔铮℉C）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在太陽輻射作用下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，如：NO轉(zhuǎn)化為NO2，形成O3； CH、NO·、O等自由基和O3氧化產(chǎn)醛、酮、醇、酸等產(chǎn)物以及重要的中間產(chǎn)物-RO2、?HO2、?RCO等自由基。過氧自由基引起NO向NO2的轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致O3和PΑN等生成，因而產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。

2 城市交通道路及公路環(huán)境空氣氮氧化物監(jiān)測布點(diǎn)方法

由于大氣中的NOx存在濃度與氣溫、氣壓、太陽輻射、風(fēng)速[2-3]、水汽等環(huán)境要素相關(guān)性十分明顯，交通道路及城市干道大氣環(huán)境具有獨(dú)特的特征，因此，城市干道及公路環(huán)境大氣氮氧化物監(jiān)測采樣點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

（1） 進(jìn)行監(jiān)測前必須進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，即進(jìn)行監(jiān)測布點(diǎn)前應(yīng)對即將進(jìn)行監(jiān)測的城市交通道路及公路周邊的地形地勢、地理特征，氣候特點(diǎn)、建筑或障礙物的幾何尺寸等進(jìn)行勘察；查找資料，了解監(jiān)測區(qū)域風(fēng)頻、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象條件，常年平均溫度、干濕度、逆溫和大氣穩(wěn)定度變化規(guī)律等。

（2）設(shè)置可反映被監(jiān)測城市交通道路及公路因汽車尾氣影響周圍環(huán)境空氣質(zhì)量、污染水平及污染物分布及擴(kuò)散情況的采樣點(diǎn)。

（3）采樣點(diǎn)應(yīng)盡量避開圍墻、高樓附近、存在渦流的區(qū)域、城市交叉道路，設(shè)置在地勢開闊、道路平直的路段。

（4）對街道峽谷、開闊道路和交叉道路要根據(jù)各自的小氣候特點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)采樣。有試驗(yàn)顯示[4]，城市道路汽車尾氣污染物擴(kuò)散高度與兩側(cè)建筑物高度相當(dāng)，平行風(fēng)有利于污染物的擴(kuò)散，在建筑物的背風(fēng)面污染物濃度最高，當(dāng)上風(fēng)向建筑物高度大于下風(fēng)向建筑物高度時，污染物易在道路附近集聚，不易擴(kuò)散，但上升至下風(fēng)向建筑物高度時，污染物迅速擴(kuò)散；當(dāng)上風(fēng)向建筑物高度小于下風(fēng)向建筑物高度時，污染物最大濃度出現(xiàn)在上風(fēng)向建筑物背風(fēng)面上側(cè)。

城市街道峽谷中氣體污染物擴(kuò)散主要與街道峽谷的形狀以及峽谷上方風(fēng)向有很大關(guān)系[5], 因而在不同類型的街道峽谷中, 采樣點(diǎn)的布設(shè)也會存在相應(yīng)的差異, 且應(yīng)綜合考慮街道峽谷內(nèi)迎風(fēng)面和背風(fēng)面以及垂直梯度上污染物質(zhì)量濃度的差異. 研究顯示, 在街道峽谷中, 污染物質(zhì)量濃度沿高度的變化基本呈上低下高的趨勢, 且當(dāng)高度達(dá)到30m 以上時, 質(zhì)量濃度的變化差異開始明顯縮小至一定高度后, 質(zhì)量濃度基本不再發(fā)生變化[6-7]。 因此, 采樣點(diǎn)可以布設(shè)于街道峽谷兩側(cè)相對應(yīng)的位置, 包括地面點(diǎn)和高層點(diǎn)。

3 監(jiān)測采樣的時點(diǎn)選擇

（1）選擇合適的采樣時期和時段。

（2）道路車流量和風(fēng)力會對氮氧化物濃度產(chǎn)生極大影響，因此，應(yīng)在道路車流量達(dá)到一般正常狀況是進(jìn)行采樣，避免車流擁堵高峰或夜間車流十分疏緩時段，采樣時應(yīng)避開大風(fēng)。

（3）汽車尾氣主要污染物成分與太陽輻射密切相關(guān)，太陽輻射強(qiáng)弱決定地面臭氧、NO、NO2濃度變化規(guī)律[8]，采樣應(yīng)選擇在太陽輻射相對較弱的天氣條件及時點(diǎn)進(jìn)行，避免太陽強(qiáng)輻射影響采集樣品的代表性。

（4）大氣中的水汽即對到達(dá)地面的太陽紫外輻射變化有影響, 從而影響與水汽有關(guān)的各種光化學(xué)過程的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)選擇在大氣水汽適宜的氣候條件下進(jìn)行采樣。

（5）二氧化氮溶于水形成硝酸酸霧和氣溶膠：3NO2+H2O=2HNO3+NO，影響采集樣品中氮氧化物總含量，采樣不應(yīng)在雨天進(jìn)行。

4 采樣頻次

參照HJ/Τ55-2000與相關(guān)研究[9]，結(jié)合城市交通道路及公路環(huán)境特點(diǎn)，城市交通道路及公路環(huán)境空氣氮氧化物監(jiān)測采樣頻次為3次/天，每天9:00-10:00，14:00-15:00，20:00-21:00，每次采樣1h。為了捕捉最高濃度點(diǎn)時間分布時，采樣時間可按實(shí)際需要適當(dāng)延長。

參考文獻(xiàn)：

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[3]白建輝 王庚辰等，大氣中的水汽對太陽紫外輻射消光的可能機(jī)制分析[J].大氣科學(xué) 1995,5(19):380-384.

[4]周洪昌，楊佩昆.城市街道汽車排放物擴(kuò)散過程的風(fēng)洞試驗(yàn)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報，1994,3(22):306-310.

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[6]呂萍, 袁九毅. 蘭州城區(qū)街道峽谷內(nèi)流場及機(jī)動車排放污染物擴(kuò)散規(guī)律研究[J].蘭州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2002,38(06):117-120.

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[8]白建輝,王明星等.鼎湖山臭氧、氮氧化物和太陽可見光輻射相互關(guān)系的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報 ，2000,2(20):173-178.

[9]宋凌艷,馬民濤.唐山市區(qū)大氣環(huán)境中氮氧化物的監(jiān)測與分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009,7(34):29-36.